CN115078503A - 一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片及其制作方法，在传感器芯片中；第二基片上通过冲孔形成有第一腔室和第二腔室对，第二腔室对包括相对第一腔室对称设置的两个第二腔室，第一腔室与第二腔室对中的两个第二腔室之间均预留有狭缝扩散通道；第一基片的上面印刷有公共外电极，第一基片的下面且与第一腔室对应的位置上印刷有非活性电极，第一基片的下面或第三基片的上面且与两个第二腔室对应的位置上分别印刷有活化电极和催化电极。本发明不仅可以用NOx传感器的原理测量氨气，而且两种测量功能单元集成在一起，实现了测量精度和结构紧凑的统一，解决了之前分离测量传感器结构复杂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域，具体涉及一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片及其制作方法。
背景技术
目前测量NOx(氮氧化物)的浓度典型的是德国大陆公司的产品，是基于氧化锆电化学原理的NOx传感器。氨气传感器目前没有成熟的产品，仅仅用于试验的氨气传感器其原理也是采用氧化锆的浓差电势原理，在其中一极上涂有氨敏感材料，与未涂的电极相比，因催化氨分解消耗氧从而造成氧浓差，产生的电势大小对应了环境氨气的浓度。目前没有能够同时测量NOx和氨气浓度的集成传感器。
另外，目前德国大陆的NOx传感器结构是三个泵、两个腔室，8个引脚；能够同时测量氧气和NOx的含量，其结构和控制过程复杂；而上述氨气传感器没有采用极限电流原理，仅仅依靠氨敏感电极的电势差不足以产生明显的电势差别，从而也不足以分辨氨气的浓度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片及其制作方法，不仅可以用NOx传感器的原理测量氨气，而且两种测量功能单元集成在一起，实现了测量精度和结构紧凑的统一，解决了之前分离测量传感器结构复杂的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片，包括由上至下依次层叠的第一基片、第二基片、第三基片、第四基片、第五基片以及第六基片；所述第二基片上通过冲孔形成有第一腔室和第二腔室对，所述第二腔室对包括相对所述第一腔室对称设置的两个第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室对中的两个第二腔室之间均预留有狭缝扩散通道；所述第一基片的上面印刷有公共外电极，所述第一基片的下面且与所述第一腔室对应的位置上印刷有非活性电极，所述第一基片的下面或所述第三基片的上面且与两个所述第二腔室对应的位置上分别印刷有活化电极和催化电极，所述第三基片的下面或所述第四基片的上面印刷有参考电极，所述第五基片的下面或所述第六基片的上面印刷有加热电阻，且所述加热电阻通过贯穿所述第六基片的加热电阻引线与所述第六基片下面印刷的加热电阻引脚相连。
本发明的有益效果是：在本发明一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片中，内部对称分布两个第二腔室，共用主泵和辅泵单元，非活性电极和公共外电极形成泵氧功能单元，活化电极和公共外电极形成氮氧化物测量功能单元，催化电极和公共外电极形成测氨功能单元，因此本发明可以同时测量氮氧化物含量和氨气含量，同时还可以测量氧气含量，测量精度高；且本发明将氨气传感单元与氮氧化物传感单元并列，解决了之前分离测量传感器结构复杂的问题；本发明的传感器芯片具有制作简单，电路控制简单，集成度高的特点，实现了测量精度和结构紧凑的统一。
在本发明一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片中，非活性电极和公共外电极构成一个极限电流型电池，并形成泵氧功能单元；活化电极和公共外电极构成电流型电池，并形成氮氧化物测量功能单元；催化电极和公共外电极构成电流型电池，并形成测氨功能单元。
在工作态下，非活性电极只泵出氧气，催化电极泵出残余的氧气和氨气进一步反应后剩余的氧气，活化电极泵出残余的氧气和氮氧化物进一步反应后剩余的氧气。在氧泵的工作模式下，第一腔室内氧泵抽出环境中主要的氧，氮氧化物和氨气不受影响，在其中一个第二腔室氨气催化反应耗掉一定的氧，测泵电流测定氨气含量，在另一个对称第二腔室中反应消耗掉一定的氧，测泵电流测定氮氧化物含量，数学模型如下所示：
其中，IP1为非活性电极与公共外电极之间的极限电流值，IP2为催化电极与公共外电极之间的极限电流值，IP2′为活化电极与公共外电极之间的极限电流值；
表示环境含氧量，
表示第一腔室剩余氧含量，也即是第二腔室对的基准氧含量，
为第二腔室对中催化电极上分解NH3消耗的氧含量，
表示第二腔室对中活化电极上分解NOx新产生的氧含量。
设工作温度下非活性电极泵出氧气速率常数为K1，催化电极泵出氧气速率常数为K2，活化电极泵出氧气速率常数为K3，而K1、K2、K3的值可以通过给定氧气含量、NH3含量和氮氧化物含量的气氛测极限电流值IP1、催化电极的电流值IP2和活化电极的电流值IP2′进行标定
经过标定后，常数K1、K2、K3值，IP01、IP02、IP02′为零点校正值且为已知值，测极限电流IP1、IP2、IP2′可知氧气、氨气和氮氧化物含量。加热电阻将三个电池加热到所需温度，同时把该温度的值提供给电控单元，或者电控单元将温度控制在某一定值。
给第一腔室的极限电流型电池提供工作电压V0，给第二腔室对的两个电流型电池提供相同的工作电压V1，控制加热温度、将标定的值写入控制程序并对输出信号进行处理、与系统的ECU进行通讯，由相匹配的专用电控单元完成。
基于上述一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片，本发明还提供一种制作同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的方法。
一种制作同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的方法，包括以下步骤，
准备六块基片，六块基片分别为第一基片、第二基片、第三基片、第四基片、第五基片以及第六基片；
对所述第二基片进行冲通孔，并在所述第二基片上形成第一腔室和第二腔室对；其中，所述第二腔室对包括相对所述第一腔室对称设置的两个第二腔室，在所述第一腔室与所述第二腔室对中的两个第二腔室之间均预留有狭缝扩散通道；
在所述第一基片的上面印刷公共外电极；
在所述第一基片的下面且与所述第一腔室对应的位置上印刷非活性电极；
在所述第一基片的下面或所述第三基片的上面且与两个所述第二腔室对应的位置上分别印刷活化电极和催化电极；
在所述第三基片的下面或第四基片的上面印刷参考电极；
在所述第五基片的下面或第六基片的上面印刷加热电阻，并在所述加热电阻上下两侧均印刷绝缘层；
在所述第六基片的下面印刷加热电阻引脚，在所述第六基片上制作贯穿所述第六基片的小孔，并通过所述小孔印刷加热电阻引线，且使所述加热电阻引线的两端分别与所述加热电阻以及所述加热电阻引脚相连；
将所述第一基片、所述第二基片、所述第三基片、所述第四基片、所述第五基片以及所述第六基片从上至下依次层叠，并经过等静压叠合成为芯片生坯，所述芯片生坯经过排胶并在1300～1500摄氏度的温度烧结1～3小时，制得所述的同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片。
本发明的有益效果是：通过本发明方法制作的同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片，其内部对称分布两个第二腔室，共用主泵和辅泵单元，非活性电极和公共外电极形成泵氧功能单元，活化电极和公共外电极形成氮氧化物测量功能单元，催化电极和公共外电极形成测氨功能单元，因此本发明可以同时测量氮氧化物含量和氨气含量，同时还可以测量氧气含量，测量精度高；且本发明将氨气传感单元与氮氧化物传感单元并列，解决了之前分离测量传感器结构复杂的问题；本发明的传感器芯片具有制作简单，电路控制简单，集成度高的特点，实现了测量精度和结构紧凑的统一。
附图说明
图1为本发明一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的一种结构示意图；
图2为本发明一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的另一种结构示意图；
图3为第二基片的俯视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一基片，2、第二基片，3、第三基片，4、第四基片，5、第五基片，6、第六基片，7、第一腔室，8、第二腔室对，8A、第二腔室一，8B、第二腔室二，9、狭缝扩散通道，10、进气缓冲间，11、公共外电极，12、非活性电极，13、活化电极，14、催化电极，15、参考电极，16、加热电阻，17、绝缘层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一：
如图1和图3所示，一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片，包括由上至下依次层叠的第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4、第五基片5以及第六基片6；所述第二基片2上通过冲孔形成有第一腔室7和第二腔室对8，所述第二腔室对8包括相对所述第一腔室7对称设置的两个第二腔室，两个第二腔室分别为第二腔室一8A和第二腔室二8B，所述第一腔室7与所述第二腔室对8中的两个第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)之间均预留有狭缝扩散通道9；所述第二基片2边缘上设置有进气缓冲间10，所述进气缓冲间10与所述第一腔室7之间也预留有狭缝扩散通道9，所述第一基片1的上面印刷有公共外电极11，所述第一基片1的下面且与所述第一腔室7对应的位置上印刷有非活性电极12，所述第一基片1的下面且与两个所述第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)对应的位置上分别印刷有活化电极13和催化电极14，所述第三基片3的下面印刷有参考电极15(其他实施例中，所述第四基片4的上面印刷有参考电极15)，所述第五基片5的下面印刷有加热电阻16(其他实施例中，所述第六基片6的上面印刷有加热电阻16)，所述加热电阻16的阻值范围为2～20欧姆，所述加热电阻16上印刷有绝缘层17，且所述加热电阻16通过贯穿所述第六基片6的加热电阻引线与所述第六基片6下面印刷的加热电阻引脚相连。
另外，所述第二基片边缘上设置有进气缓冲间，所述进气缓冲间与所述第一腔室之间预留有狭缝扩散通道。所述加热电阻上印刷有绝缘层，所述加热电阻的阻值范围为2～20欧姆。
实施例二：
如图2和图3所示，一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片，包括由上至下依次层叠的第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4、第五基片5以及第六基片6；所述第二基片2上通过冲孔形成有第一腔室7和第二腔室对8，所述第二腔室对8包括相对所述第一腔室7对称设置的两个第二腔室，两个第二腔室分别为第二腔室一8A和第二腔室二8B，所述第一腔室7与所述第二腔室对8中的两个第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)之间均预留有狭缝扩散通道9；所述第二基片2边缘上设置有进气缓冲间10，所述进气缓冲间10与所述第一腔室7之间也预留有狭缝扩散通道9，所述第一基片1的上面印刷有公共外电极11，所述第一基片1的下面且与所述第一腔室7对应的位置上印刷有非活性电极12，所述第三基片3的上面且与两个所述第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)对应的位置上分别印刷有活化电极13和催化电极14，所述第三基片3的下面印刷有参考电极15(其他实施例中，所述第四基片4的上面印刷有参考电极15)，所述第五基片5的下面印刷有加热电阻16(其他实施例中，所述第六基片6的上面印刷有加热电阻16)，所述加热电阻16的阻值范围为2～20欧姆，所述加热电阻16上印刷有绝缘层17，且所述加热电阻16通过贯穿所述第六基片6的加热电阻引线与所述第六基片6下面印刷的加热电阻引脚相连。
另外，所述第二基片边缘上设置有进气缓冲间，所述进气缓冲间与所述第一腔室之间预留有狭缝扩散通道。所述加热电阻上印刷有绝缘层，所述加热电阻的阻值范围为2～20欧姆。
本发明同时测量NOx和氨气的传感器芯片，与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明中传感器芯片集成度高。原有NOx传感器芯片结构复杂，氨气传感器芯片单独制作加起来更复杂，现在二者集成，在陶瓷芯片内部功能同时对称分布两个腔室，可以同时测量NOx含量和氨气含量以及氧气含量，传感器芯片和电控单元都提高了集成度。因此，本发明具有制作简单，电路控制简单，集成度高的特点，所制备的同时测量NOx和氨气传感器芯片测量效果好，能测量氧气含量。
实施例三：
一种制作同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的方法，包括以下步骤，
准备六块基片(具体为流延基片)，如图1或2所示，六块基片分别为第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4、第五基片5以及第六基片6；
对所述第二基片2进行冲通孔，并在所述第二基片2上形成第一腔室7和第二腔室对8；其中，如图3所示，所述第二腔室对8包括相对所述第一腔室7对称设置的两个第二腔室，两个第二腔室分别为第二腔室一8A和第二腔室二8B，在所述第一腔室与所述第二腔室对中的两个第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)之间均预留有狭缝扩散通道9；在所述第二基片2边缘上设置进气缓冲间10，并在所述进气缓冲间10与所述第一腔室7之间预留狭缝扩散通道9；
在所述第一基片1的上面印刷公共外电极11；在所述第一基片1的上面印刷与所述公共外电极11相连的公共外电极引线；在所述第一基片1的下面且与所述第一腔室7对应的位置上印刷非活性电极12；
在所述第一基片1的下面或所述第三基片3的上面且与两个所述第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)对应的位置上分别印刷活化电极13和催化电极14；
在所述第三基片3的下面印刷参考电极15(其他实施例中，可在所述第四基片4的上面印刷参考电极15)；在所述第三基片3的下面印刷与所述参考电极15相连的参考电极引线；在所述第五基片5的下面印刷加热电阻16(其他实施例中，可在所述第六基片6的上面印刷加热电阻16)，并在所述加热电阻16上印刷绝缘层17；
在所述第六基片6下面印刷加热电阻引脚，在所述第六基片上制作贯穿所述第六基片16的小孔，并通过所述小孔印刷加热电阻引线，且使所述加热电阻引线的两端分别与所述加热电阻16以及所述加热电阻引脚相连；
将所述第一基片1、所述第二基片2、所述第三基片3、所述第四基片4、所述第五基片5以及所述第六基片6从上至下依次层叠，并经过等静压叠合成为芯片生坯，所述芯片生坯经过排胶并在1300～1500摄氏度的温度(可以在1300摄氏度或1450摄氏度或1500摄氏度的温度)烧结1～3小时(可以为1小时或2小时或3小时)，制得所述的同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片。
具体的：
印刷催化电极的步骤为，在所述第一基片1的下面或所述第三基片3的上面且与其中一个所述第二腔室对应的位置上线印刷非活性电极，并在该活性电极上用多孔浆料印刷具有促进氨气与氧反应能力的催化层。催化层具有促进气体中氨气与氧反应的能力，根据反应后氧含量的减少计算出气体中氨气的含量。
所述催化层用的多孔浆料包括含量均为0～50wt％的V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au，且V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au的粒径均为0.01～0.5μm。例如，所述催化层用的多孔浆料包括V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au，且V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au的含量分别为15wt％、25wt％、20wt％、10wt％和30wt％，V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au的粒径分别为0.35μm、0.4μm、0.45μm、0.09μm、0.25μm。
印刷活性电极所用的浆料为铂铑浆料，所述铂铑浆料中铂的含量为50～99wt％，所述铂铑浆料中铑的含量为1～50wt％；所述铂铑浆料中铂和铑的粒径均为0.01～0.5μm。例如，所述铂铑浆料中铂的含量为60wt％，所述铂铑浆料中铑的含量为40wt％；所述铂铑浆料中铂和铑的粒径分别为0.2μm和0.25μm。
印刷非活性电极所用的浆料为铂金浆料，所述铂金浆料中铂的含量为50～99wt％，所述铂金浆料中金的含量为1～50wt％；所述铂金浆料中铂的粒径为0.01～0.5μm，所述铂金浆料中金的粒径为0.01～0.5μm。例如，所述铂金浆料中铂的含量为70wt％，所述铂金浆料中金的含量为30wt％；所述铂金浆料中铂的粒径为0.3μm，所述铂金浆料中金的粒径为0.4μm。
所述的公共外电极、所述参考电极、所述加热电阻、所述加热电阻引线和所述加热电阻引脚均采用铂浆印刷，且所述铂浆中铂的粒径为0.01～0.5μm。例如，所述的公共外电极和所述参考电极印刷用铂浆，铂粒径为0.1μm；与适量有机物混合为符合印刷要求的浆料。
在将所述第一基片、所述第二基片、所述第三基片、所述第四基片、所述第五基片以及所述第六基片从上至下依次层叠之前，还包括以下步骤，
在所述加热电阻上印刷绝缘层；
在所述第一基片的上面印刷与所述公共外电极相连的公共外电极引线；
在所述第三基片的下面印刷与所述参考电极相连的参考电极引线；
其中，所述公共外电极引线和所述参考电极引线均采用铂浆印刷，且所述铂浆中铂的粒径为0.01～0.5μm。例如，所述公共外电极引线、所述参考电极引线、所述加热电阻、所述加热电阻引线、所述加热电阻引脚均采用铂浆印刷，且所述铂浆中铂的粒径为0.4μm。加热电阻16的阻值为5欧姆。
实施例四：
一种制作同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的方法，包括以下步骤，
准备六块基片(具体为流延基片)，如图1或2所示，六块基片分别为第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4、第五基片5以及第六基片6；
对所述第二基片2进行冲通孔，并在所述第二基片2上形成第一腔室7和第二腔室对8；其中，如图3所示，所述第二腔室对8包括相对所述第一腔室7对称设置的两个第二腔室，两个第二腔室分别为第二腔室一8A和第二腔室二8B，在所述第一腔室与所述第二腔室对中的两个第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)之间均预留有狭缝扩散通道9；在所述第二基片2边缘上设置进气缓冲间10，并在所述进气缓冲间10与所述第一腔室7之间预留狭缝扩散通道9；
在所述第一基片1的上面印刷公共外电极11；在所述第一基片1的上面印刷与所述公共外电极11相连的公共外电极引线；在所述第一基片1的下面且与所述第一腔室7对应的位置上印刷非活性电极12；
在所述第一基片1的下面或所述第三基片3的上面且与两个所述第二腔室(第二腔室一8A和第二腔室二8B)对应的位置上分别印刷活化电极13和催化电极14；
在所述第三基片3的下面印刷参考电极15(其他实施例中，可在所述第四基片4的上面印刷参考电极15)；在所述第三基片3的下面印刷与所述参考电极15相连的参考电极引线；在所述第五基片5的下面印刷加热电阻16(其他实施例中，可在所述第六基片6的上面印刷加热电阻16)，并在所述加热电阻16上印刷绝缘层17；
在所述第六基片6下面印刷加热电阻引脚，在所述第六基片上制作贯穿所述第六基片16的小孔，并通过所述小孔印刷加热电阻引线，且使所述加热电阻引线的两端分别与所述加热电阻16以及所述加热电阻引脚相连；
将所述第一基片1、所述第二基片2、所述第三基片3、所述第四基片4、所述第五基片5以及所述第六基片6从上至下依次层叠，并经过等静压叠合成为芯片生坯，所述芯片生坯经过排胶并在1300～1500摄氏度的温度(可以在1300摄氏度或1450摄氏度或1500摄氏度的温度)烧结1～3小时(可以为1小时或2小时或3小时)，制得所述的同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片。
具体的：
印刷催化电极的步骤为，在所述第一基片1的下面或所述第三基片3的上面且与其中一个所述第二腔室对应的位置上线印刷非活性电极，并在该活性电极上用多孔浆料印刷具有促进氨气与氧反应能力的催化层。催化层具有促进气体中氨气与氧反应的能力，根据反应后氧含量的减少计算出气体中氨气的含量。
所述催化层用的多孔浆料包括含量均为0～50wt％的V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au，且V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au的粒径均为0.01～0.5μm。例如，所述催化层用的多孔浆料包括V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au，且V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au的含量分别为25wt％、20wt％、10wt％、35wt％和10wt％，V2O5、WO3、TiO2、NiO和Au的粒径分别为0.15μm、0.35μm、0.15μm、0.1μm、0.45μm。
印刷活性电极所用的浆料为铂铑浆料，所述铂铑浆料中铂的含量为50～99wt％，所述铂铑浆料中铑的含量为1～50wt％；所述铂铑浆料中铂和铑的粒径均为0.01～0.5μm。例如，所述铂铑浆料中铂的含量为75wt％，所述铂铑浆料中铑的含量为25wt％；所述铂铑浆料中铂和铑的粒径分别为0.1μm和0.2μm。
印刷非活性电极所用的浆料为铂金浆料，所述铂金浆料中铂的含量为50～99wt％，所述铂金浆料中金的含量为1～50wt％；所述铂金浆料中铂的粒径为0.01～0.5μm，所述铂金浆料中金的粒径为0.01～0.5μm。例如，所述铂金浆料中铂的含量为55wt％，所述铂金浆料中金的含量为45wt％；所述铂金浆料中铂的粒径为0.3μm，所述铂金浆料中金的粒径为0.4μm。
所述的公共外电极、所述参考电极、所述加热电阻、所述加热电阻引线和所述加热电阻引脚均采用铂浆印刷，且所述铂浆中铂的粒径为0.01～0.5μm。例如，所述的公共外电极和所述参考电极印刷用铂浆，铂粒径为0.1μm；与适量有机物混合为符合印刷要求的浆料。
在将所述第一基片、所述第二基片、所述第三基片、所述第四基片、所述第五基片以及所述第六基片从上至下依次层叠之前，还包括以下步骤，
在所述加热电阻上印刷绝缘层；
在所述第一基片的上面印刷与所述公共外电极相连的公共外电极引线；
在所述第三基片的下面印刷与所述参考电极相连的参考电极引线；
其中，所述公共外电极引线和所述参考电极引线均采用铂浆印刷，且所述铂浆中铂的粒径为0.01～0.5μm。例如，所述公共外电极引线、所述参考电极引线、所述加热电阻、所述加热电阻引线、所述加热电阻引脚均采用铂浆印刷，且所述铂浆中铂的粒径为0.3μm。加热电阻16的阻值为5欧姆。
在其他实施例中，所述催化层用的多孔浆料中V2O5的含量还可以为0wt％，或为10wt％，或为20wt％，或为30wt％，或为40wt％，或为50wt％；WO3的含量还可以为0wt％，或为10wt％，或为20wt％，或为30wt％，或为40wt％，或为50wt％；TiO2的含量还可以为0wt％，或为10wt％，或为20wt％，或为30wt％，或为40wt％，或为50wt％；NiO的含量还可以为0wt％，或为10wt％，或为20wt％，或为30wt％，或为40wt％，或为50wt％；Au的含量还可以为0wt％，或为10wt％，或为20wt％，或为30wt％，或为40wt％，或为50wt％。所述催化层用的多孔浆料中V2O5的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm；WO3的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm；TiO2的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm；NiO的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm；Au的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm。
在其他实施例中，铂铑浆料中铂的含量还可以为50wt％，或为60wt％，或为70wt％，或为80wt％，或为90wt％，或为99wt％；铂铑浆料中铑的含量还可以为50为wt％，或为40wt％，或为30wt％，或为20wt％，或为10wt％，或为1wt％；铂铑浆料中铂的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm；铂铑浆料中铑的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm。
在其他的实施例中，铂金浆料中铂的含量还可以为50wt％，或为60wt％，或为70wt％，或为80wt％，或为90wt％，或为99wt％；铂金浆料中金的含量还可以为50为wt％，或为40wt％，或为30wt％，或为20wt％，或为10wt％，或为1wt％；铂金浆料中铂的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm；铂金浆料中金的粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm。
在其他实施例中，所述公共外电极或所述参考电极或所述公共外电极引线或所述参考电极引线或所述加热电阻或所述加热电阻引线或所述加热电阻引脚用的铂浆中的铂粒径还可以为0.01μm，或为0.1μm，或为0.2μm，或为0.3μm，或为0.4μm，或为0.5μm。
在其他实施例中，所述加热电阻16的阻值还可以为2欧姆，或为6欧姆，或为10欧姆，或为14欧姆，或为18欧姆，或为20欧姆。
在本发明一种制作同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的方法中，如果一次制作可以同时在基片上制作多个芯片生坯，那么六层基片经过等静压叠合成为整体生坯(有多个单独的芯片生坯)，然后通过切割整体生坯形成单个的芯片生坯，单个的芯片生坯经过排胶并在1300～1500摄氏度的温度(可以在1300摄氏度或1450摄氏度或1500摄氏度的温度)烧结1～3小时(可以烧结1小时，可以烧结2小时，还可以烧结3小时)，制得同时测量氨气和氮氧化物的传感器芯片。芯片制成后在标准气氛中标定，可与相匹配的电控单元组合工作。
通过本发明方法制作出的同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片，其内部对称分布两个第二腔室，共用主泵和辅泵单元，非活性电极和公共外电极形成泵氧功能单元，活化电极和公共外电极形成氮氧化物测量功能单元，催化电极和公共外电极形成测氨功能单元，因此本发明可以同时测量氮氧化物含量和氨气含量，同时还可以测量氧气含量，测量精度高；且本发明将氨气传感单元与氮氧化物传感单元并列，解决了之前分离测量传感器结构复杂的问题；本发明的传感器芯片具有制作简单，电路控制简单，集成度高的特点，实现了测量精度和结构紧凑的统一。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片，其特征在于：包括由上至下依次层叠的第一基片、第二基片、第三基片、第四基片、第五基片以及第六基片；所述第二基片上通过冲孔形成有第一腔室和第二腔室对，所述第二腔室对包括相对所述第一腔室对称设置的两个第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室对中的两个第二腔室之间均预留有狭缝扩散通道；所述第一基片的上面印刷有公共外电极，所述第一基片的下面且与所述第一腔室对应的位置上印刷有非活性电极，所述第一基片的下面或所述第三基片的上面且与两个所述第二腔室对应的位置上分别印刷有活化电极和催化电极，所述第三基片的下面或所述第四基片的上面印刷有参考电极，所述第五基片的下面或所述第六基片的上面印刷有加热电阻，且所述加热电阻通过贯穿所述第六基片的加热电阻引线与所述第六基片下面印刷的加热电阻引脚相连。
2.制作如权利要求1所述的同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片的方法，其特征在于：包括以下步骤，
准备六块基片，六块基片分别为第一基片、第二基片、第三基片、第四基片、第五基片以及第六基片；
对所述第二基片进行冲通孔，并在所述第二基片上形成第一腔室和第二腔室对；其中，所述第二腔室对包括相对所述第一腔室对称设置的两个第二腔室，在所述第一腔室与所述第二腔室对中的两个第二腔室之间均预留有狭缝扩散通道；
在所述第一基片的上面印刷公共外电极；
在所述第一基片的下面且与所述第一腔室对应的位置上印刷非活性电极；
在所述第一基片的下面或所述第三基片的上面且与两个所述第二腔室对应的位置上分别印刷活化电极和催化电极；
在所述第三基片的下面或第四基片的上面印刷参考电极；
在所述第五基片的下面或第六基片的上面印刷加热电阻；
在所述第六基片的下面印刷加热电阻引脚，在所述第六基片上制作贯穿所述第六基片的小孔，并通过所述小孔印刷加热电阻引线，且使所述加热电阻引线的两端分别与所述加热电阻以及所述加热电阻引脚相连；
将所述第一基片、所述第二基片、所述第三基片、所述第四基片、所述第五基片以及所述第六基片从上至下依次层叠，并经过等静压叠合成为芯片生坯，所述芯片生坯经过排胶并在1300～1500摄氏度的温度烧结1～3小时，制得所述的同时测量氮氧化物和氨气的传感器芯片。
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- 2022-06-21 CN CN202210706178.2A patent/CN115078503A/zh active Pending
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